Радиационная гигиена

Учебно-методическое пособие

Содержание

Введение…………………………………………………………………………

1. Понятие об ионизирующем излучении, действии ионизирующего излучение на организм……………………………………………………………….

2. Нормы радиационной безопасности (НРБ-99)……………………………

3. Меры защиты при работе и источниками ионизирующих излучений…..

4. Дозиметрический и медицинский контроль в радиологических отделениях больниц ……………………………………………………………………

5. Примеры решения типовых задач по радиационной гигиене……………...

6. Экзаменационные вопросы по радиационной гигиене…………………….

7. Типовые тестовые задания по курсу «Радиационная гигиена» с эталонами правильных ответов………………………………………………………….

8. Сцинтилляционный геологоразведочный прибор, назначение, устройство, принцип работы……………………………………………………………...

9. Некоторые полезные сведения……………………………………………….

10. Литература…………………………………………………………………...

Радиоактивные изотопы и ионизирующее излучение (ИИ) находят все большее применение в народном хозяйстве, биологии, медицине. В связи с этим перед органами здравоохранения возникла задача контроля радиационной безопасности лиц, профессионально связанных с источниками ионизирующего излучения, а также охраны внешней среды от радиоактивного загрязнения. В целях профилактики вредного воздействия излучений, а также предупреждения попадания радиоактивных веществ (РВ) в организм, важен контроль выполнения правил безопасности работы с ними и систематический дозиметрический и радиометрический контроль.

В настоящее время в медицинской практике используются разнообразные радиоактивные изотопы и источники ионизирующего излучения, как в целях диагностики (рентгеноскопия, рентгенография, флюорография, скеннирование – статическая сцинтиграфия, ренография – динамическая сцинтиграфия, компьютерная томография), так и в целях лечения больных (теле-гамма-терапия, близкофокусная рентгенотерапия, внутриполостная и внутритканевая радиотерапия).

1. Понятие об ионизирующем излучении. Действие ионизирующего излучение на организм Основные термины и определения

РАДИОАКТИВНОСТЬ – самопроизвольное превращение ядер атомов одних элементов в другие, сопровождающееся испусканием ионизирующих излучений (ИИ). Каждый радиоактивный атом в результате этого процесса превращается в атом другого элемента (радиоактивного или стабильного). Количество радиоактивного вещества выражается его активностью (радиоактивностью). Об активности судят по числу спонтанных ядерных превращений в единицу времени.

Ионизирующее излучение – любое излучение, взаимодействие которого со средой приводит к образованию электрических зарядов разных знаков.

Ионизирующее излучение бывает корпускулярным (альфа-, бета-, нейтронное излучение) и электромагнитным (рентгеновское излучение, гамма – излучение).

 альфа-частицы (два протона + два нейтрона – ядра атомов гелия) – испускаются при распаде радионуклидов тяжелее свинца; пробег в атмосфере несколько сантиметров, в живых тканях – не более 0,1 мм. Альфа-изотопы опасны при попадании внутрь организма.

 бета-частицы (электроны, позитроны) – могут испускаться всеми без исключения радионуклидами; пробег в атмосфере - несколько метров, в живых тканях – несколько микрон; бета-изотопы опасны при попадании на поверхность тела и внутрь организма.

 гамма-излучение – самое коротковолновое электромагнитное излучение в форме выброса порции или квантов энергии (фотонов), образующиеся в ходе ядерных реакций и при распаде осколков деления; пробег в атмосфере сотни метров, пронизывают живые организмы насквозь и потому опасны для всего живого при любой форме воздействия.

 рентгеновское излучение – электромагнитное излучение, возникающее при взаимодействии заряженных элементарных частиц или фотонов с атомами различных веществ, в спектре между гамма- и ультрафиолетовым излучением.

 нейтронное излучение (корпускулярные частицы, не имеющие заряда) – возникает только при реакции деления и синтеза ядер (в основном при цепной ядерной реакции, которая происходит в работающем ядерном реакторе или при ядерном взрыве, но не при обычном радиоактивном распаде); пробег в атмосфере – сотни метров, в живых тканях проникает на большую глубину, и потому очень опасно.

За единицу измерения радиоактивности принимается Бк (Беккерель) – это 1 превращение за 1 сек (системная единица измерения радиоактивности).

Внесистемная единица активности – Ки (Кюри), Ки – это количество радиоактивного вещества, в котором за 1 секунду происходит 3,7·10¹⁰ (37 миллиардов) превращений (соответствует радиоактивности 1 г радия). Производными от Кюри единицами являются: мКи – милликюри, мкКи – микрокюри, нКи – нанокюри и т.д.

Радиоактивность любого радионуклида можно оценить, сравнив с эталонным источником при одинаковых условиях измерения. Ещё одной внесистемной единицей измерения радиоактивности является миллиграм-эквивалент радия (1 мг/экв Rа). 1 мг/экв Rа - это активность РВ, создающая такую же мощность экспозиционной дозы как и 1 мг (мКи) Rа при равных условиях измерения.

Повреждений, вызванных в живом организме излучением, будет тем больше, чем больше энергии оно передаст тканям; количество такой переданной организму энергии называется дозой (термин не слишком удачный, поскольку первоначально он относился к дозе лекарственного препарата, т.е. к дозе, идущей на пользу, а не во вред организму).

Эффект воздействия ионизирующего излучения на объект зависит прежде всего от ПОГЛОЩЕННОЙ ДОЗЫ (это качественная характеристика ИИ). Поглощенная доза (D) определяется количеством энергии ионизирующего излучения, поглощенной единицей массы облучаемого вещества. В радиобиологии и радиационной гигиене широкое применение получила внесистемная единица поглощенной дозы – рад (распределенная активность дозы, radiation absorbed dose), 1 рад соответствует поглощенной энергии 100 эрг 1 граммом вещества. В системе СИ поглощенная доза измеряется в Греях (Гр), 1 Гр = 1 Дж/кг = 100 рад. 1 Гр – количество энергии ионизирующей радиации, под действием которой в 1 кг облучаемого вещества поглощается энергия, равная 1 Дж.

Для оценки эффекта облучения важно также знать следующие параметры ионизирующего излучения:

1.Линейная передача энергии (ЛПЭ) – это теряемая частицами энергия в среде, измеряется в килоэлектровольтах на микрометр воды (кэВ/мкм воды). Чем больше ЛПЭ, тем больше биологический эффект радиационного воздействия.

2. Энергия ионизирующего излучения – энергия, приобретаемая электроном при прохождении поля с разностью потенциалов в 1 Вольт (В). Чем больше энергия ионизирующего излучения, тем больше его проникающая способность.

Для характеристики рентгеновского и гамма излучений вводится понятие ЭКСПОЗИЦИОННОЙ ДОЗЫ, определяемой по величине ионизации воздуха, выраженной суммарным электрическим зарядом ионов одного знака, образованных в единице массы (объёма) воздуха в условиях электрического равновесия. Системной единицей измерения экспозиционной дозы является Кл/кг (Кулон/кг).

Кл/кг – это системная единица измерения экспозиционной дозы рентгеновского и гамма-излучения, сопряженная с которой корпускулярная эмиссия производит в 1 кг сухого чистого воздуха при нормальных условия ионы, несущие заряд в 1 Кл электричества каждого знака.

Внесистемной единицей экспозиционной дозы является Рентген (Р).

Рентген – это внесистемная единица измерения экспозиционной дозы рентгеновского и гамма-излучения, сопряженная с которой корпускулярная эмиссия производит в 1 см³ сухого чистого воздуха при нормальных условия ионы, несущие заряд в 1 электростатическую единицу количества

1 Р = 0,258 мКл/кг; 1 Кл/кг = 3876 Р

Для характеристики биологического эффекта хронического облучения организма используется взвешивающий коэффициент для различных видов облучения (W_R), который определенным образом связан с ЛПЭ.

Взвешивающий коэффициент W_R – это показатель, учитывающий относительную эффективность различных видов излучения в зависимости от их биологического действия и отражающий способность данного вида излучения повреждать ткани организма.

Диапазон значений W_R у различных видов излучения достаточно велик – для альфа-излучения = 20. Для рентгеновского, гамма, бета-излучений = 1. Это значит, что от физически равных доз рентгеновского и альфа-излучения, от последнего биологический эффект будет в 20 раз больше.

Произведение поглощенной дозы и взвешивающего коэффициента W_R называется ЭКВИВАЛЕНТНОЙ ДОЗОЙ (Н):

ЭКВИВАЛЕНТНАЯ ДОЗА – величина, введенная для оценки радиационной опасности хронического облучения излучением произвольного состава.

Внесистемная (специальная) единица измерения эквивалентной дозы – бэр (биологический эквивалент рада).

Бэр – поглощенная доза любого вида ионизирующего излучения, которая имеет такую же биологическую эффективность, как и 1 рад рентгеновского излучения со средней удельной ионизацией 100 пар ионов на 1 мкм пути в воде.

1 бэр равен раду, деленному на взвешивающий коэффициент:

Зиверт (Зв) – единица измерения эквивалентной дозы в системе СИ. 1 Зв равен 1 Гр, деленному на взвешивающий коэффициент:

Здесь не произведение значений (см. определение эквивалентной дозы), а деление - для уравнивания по весомости поглощённой и эквивалентной доз.

Учитывая, что для рентгеновского, γ -, β- излучений W_R равен 1, дозы облучения, выраженные в радах и бэрах или Греях и Зивертах будут иметь одинаковые значения.

Кроме взвешивающего коэффициента W_R для оценки биологического эффекта облучения используется взвешивающий коэффициент W_Т для различных органов и тканей. Взвешивающий коэффициент W_Т – это показатель, учитывающий разную чувствительность тканей и органов к облучению. Взвешивающие коэффициенты W_Т - множители эквивалентной дозы в органах и тканях, используемые в радиационной защите для учета различной чувствительности разных органов и тканей в возникновении стохастических эффектов радиации. Например, при одинаковой эквивалентной дозе облучения возникновение рака в лёгких более вероятно, чем в щитовидной железе, а облучение половых желёз опасно из-за риска генетических повреждений.

Произведение эквивалентной дозы и взвешивающего коэффициента W_Т для различных органов и тканей называется ЭФФЕКТИВНОЙ ДОЗОЙ (Н_эфф.):

Приводим взвешивающие коэффициенты (W_T) для тканей и органов для расчета эффективной дозы:

Гонады…………………………….	0,2
костный мозг (красный)…………	0,12
толстый кишечник……………….	0,12
легкие, желудок……… ………	0,12
печень, пищевод, грудная железа, мочевой пузырь..	0,05
щитовидная железа …………	0,05
кожа…. …………………………	0,01
клетки костных поверхностей. .	0,01
Остальное…… …………………	0,05

Умножив эквивалентные дозы на соответствующие взвешивающие коэффициенты и просуммировав по всем органам и тканям, получим эффективную дозу, отражающую суммарный эффект облучения для всего организма. Понятие эффективная доза введено для оценки ущерба здоровью человека при неравномерном облучении всего тела.

Единицами измерения эффективной дозы также являются Зиверт (СИ) и бэр.

Для оценки интенсивности облучения вводится понятие мощность дозы – это отношение приращения дозы (поглощенной, эквивалентной, эффективной) dD, dH, dE за интервал времени dt к этому интервалу времени:

D = dD / dt (Гр/сек)

H = dН / dt (Зв/сек)

E = dЕ / dt (Зв/сек)

На практике за единицу времени могут приниматься час, сутки, год.

Часто при расчетах используется величина мощности экспозиционной дозы гамма-излучения. Мощность экспозиционной дозы гамма-излучения можно определить, если известна ионизационная гамма-постоянная, характеризующая данный радионуклид.

Гамма–постоянная данного изотопа определяется как мощность экспозиционной дозы в рентгенах в час, которая создаётся точечным изотропным гамма-источником активностью в 1 мКи на расстоянии 1 см.

В соответствии с этим определением гамма-постоянная равна

[Рсм² / (чмКи)],

где Р – мощность экспозиционной дозы, Р/ч;

R– расстояние, см;

Q- активность, мКи.

Для сравнения мощностей дозы от источников излучения, имеющих различные гамма-постоянные, используют точечный источник радия активностью 37 Мбк (1 мКи), с фильтром из платины толщиной 0,5 мм, находящийся в равновесии со своими продуктами распада, создающий на расстоянии 1 см мощность экспозиционной дозы, равную 8,4 Р/час.

Гамма-эквивалент любого радионуклида может быть рассчитан по соотношению

,

где К_γ– гамма-постоянная любого радиоизлучающего изотопа;

Q_х– активность изотопа Х, мКи;

m– активность (масса) радия, мг.

Действие ионизирующей радиации на организм человека

Эффекты воздействия:

1. Пороговые или детерминированные — клинически выявляемые вредные биологические эффекты ИИ, в отношении которых предполагается существование порога, ниже которого эффект отсутствует, а выше - тяжесть эффекта зависит от дозы: острая и хроническая лучевая болезнь, лучевые повреждения тканей, лучевая катаракта и т. д.;

2. Беспороговые или стохастические, вероятностные эффекты - вредные биологические эффекты ИИ, не имеющие дозового порога, вероятность возникновения которых пропорциональна дозе, а тяжесть проявления не зависит от дозы. Стохастические эффекты возникают при сколь угодно малой дозе. Они связаны с мутациями в хромосомах:

а) генетические нарушения (мутации в половых хромосомах);

б) лейкозы и опухоли (мутации в соматических хромосомах);

в) тератогенные воздействия на плод (мутации в соматических хромосомах у плода). Большая часть тератогенных проявлений имеет пороговый характер.